ID.nl logo
Zekerheid & gemak

Stator, rotor en freewheel: zo werkt een e-bike

De belangrijkste onderdelen waarop een elektrische fiets zich onderscheidt van de traditionele stadsfiets zijn de accu en de motor. Beiden kunnen niet zonder elkaar en zijn van essentieel belang bij de elektrische aandrijving van een e-bike. Maar hoe werken die onderdelen precies en hoe zorgen ze ervoor dat de elektrische fiets in beweging komt? In dit artikel leggen we het je haarfijn uit.

PCM heeft samen met onze collega's van Computer!Totaal en Kieskeurig.nl een grote test van e-bike-accu's gedaan. De resultaten zijn nu gratis te downloaden.

De accu zorgt voor de stroomtoevoer van de elektromotor in de e-bike en zit achterop bij de bagagedrager of in het frame van de fiets verwerkt. De accu is opgebouwd uit meerdere accucellen, die met elkaar verbonden zijn en samen de capaciteit van de accu bepalen. Deze capaciteit wordt uitgedrukt in wattage per uur. Hoe hoger deze waarde, hoe langer de fiets meegaat op één acculading en/of hoe groot de actieradius van een e-bike is. Uiteraard hangt het verbruik ook af van het gebruik en de overige onderdelen van de fiets, zoals de typen sensoren en het soort motor.

Soort accu

De meest gebruikte soort accu in een e-bike is de Lithium-ion-batterij (kortweg: Li-ion). Door de hoge energiedichtheid kunnen deze accu’s meer stroom opslaan, terwijl het gewicht van de batterij beperkt is. Dat zorgt er weer voor dat een elektrische fiets langer meegaat op één acculading.

Ander typen accu zijn de Nikkel Methaalhydride (Nimh) en de Lithium-ion-polymeer (LiPo). De Nimh-accu is relatief groot en ontlaadt snel, vandaar dat dit type nauwelijks meer verkrijgbaar is. De LiPo-accu komt steeds vaker voor en is eigenlijk de verbeterde versie van de Li-ion omdat hij langer meegaat op één acculading. Ze zijn ook een stuk duurder.

Sensoren

E-bikes zijn uitgerust met één of meerdere sensoren. Deze sensoren bepalen wanneer de motor zijn werk moet doen, maar ook de mate van ondersteuning tijdens de fietstocht. De meest bekende typen zijn de trapkrachtsensor en de rotatiesensor.

Een rotatiesensor zit op elke e-bike en registreert of de trappers van een fiets worden gebruikt. Dit is voor de motor het signaal om ondersteuning te bieden. Het voordeel is dat de gebruiker direct ondersteuning krijgt tijdens het optrekken. In combinatie met het rijprogramma wordt uiteindelijk de ondersteuning door de motor bepaald.

Een trapkrachtsensor geeft door hoeveel kracht er op de pedalen wordt gezet. Het type programma dat de fietser kiest en de kracht die uitgeoefend wordt op de trappers, bepaalt uiteindelijk hoeveel ondersteuning de motor geeft. Daarbij geldt: hoe harder de fietser trapt, hoe hoger de snelheid. De sensor zorgt voor een heel natuurlijk gevoel van fietsen, wat met name fijn is in heuvelachtige gebieden. Deze sensor is doorgaan wat duurder dan een rotatiesensor en vraagt wat meer van de accu, waardoor de actieradius van de fiets wat lager ligt.

Sommige e-bikes hebben ook een snelheidssensor die voor een nauwkeurige afstelling van je snelheid zorgt. Een elektrische fiets biedt namelijk maar tot een snelheid van maximaal 25 kilometer per uur aan ondersteuning.

Borstelloze elektromotor

E-bikes maken gebruik van een zogenoemde borstelloze elektromotor. Deze is opgebouwd uit twee hoofdgedeelten: de stator en de rotor. De stator zit vast aan het frame van de fiets, de rotor is het deel dat kan draaien. De rotatie is mogelijk doordat beide onderdelen zijn uitgerust met magnetisch materiaal. Daarbij trekt de magneet in het vaste gedeelte (stator) de magneet in het draaiende gedeelte (rotor) telkens naar zich toe. Om te zorgen dat de rotor vervolgens niet tot stilstand komt vanwege de magnetische aantrekkingskracht, moeten de magneet in de stator van polariteit veranderen zodat de beweging gecontinueerd wordt.

Om de polariteit te veranderen, moet een van de magneten een elektromagneet zijn in de vorm van een spoel van koperdraad. Als daar stroom doorheen loopt, ontstaat er magnetische kracht. Als de stroomrichting wordt omgedraaid door middel van wisselstroom, verandert de elektromagneet ook van polariteit. Door deze techniek, maakt de rotor (het ronddraaiende gedeelte) dus een continue beweging. De rotor zit vast aan het wiel, waardoor de e-bike in beweging komt.

Plaats motor

De motor van een e-bike kan op drie verschillende plekken in een fiets zitten: het voorwiel, in het midden bij de trapas, of in het achterwiel. De motortechniek van de drie verschillende typen is grotendeels hetzelfde, al is er één belangrijk verschil: bij een naafmotor (in voor- en achterwiel) draait de rotor met de permanente magneet om het magnetisch veld van de stator heen, terwijl bij de middenmotor de permanente magneet juist binnen de stator draait.

Freewheel

Een e-bike is niet alleen maar elektrisch aangedreven: dankzij de combinatie van elektriciteit en spierkracht onderscheidt de elektrische fiets zich van bijvoorbeeld een snor- of bromfiets. Dit is mogelijk dankzij het freewheel bij het achterwiel. Deze zorgt ervoor dat de beweging die door de elektromotor tot stand komt wordt gescheiden van de beweging die de fietser zelf maakt. Dit is mogelijk doordat de ene helft van het freewheel aan de rotor vastzit, terwijl de andere helft verbonden is met de achterste tandwielen. Het voortandwiel drijft via de ketting de achtertandwielen aan. Het trapmechanisme kan op die manier volledig losstaan van de rotor.

De e-bike onderscheidt zich dus dankzij een slim staaltje elektrotechniek van een traditionele stadsfiets. De ontwikkeling van deze onderdelen gaat snel en daardoor worden e-bikes steeds geavanceerder en kunnen elektrische fietsen steeds meer kilometers afleggen met één aaculading.

Download hier de gratis PDF met de testresultaten van de E-bike Accutest.

▼ Volgende artikel
Nieuwe FromSoftware-game The Duskbloods komt echt alleen naar Switch 2
Huis

Nieuwe FromSoftware-game The Duskbloods komt echt alleen naar Switch 2

The Duskbloods, de nieuwe game van Elden Ring- en Dark Souls-ontwikkelaar FromSoftware, zal echt alleen op Nintendo Switch 2 uitkomen.

Dat heeft de ontwikkelaar benadrukt bij het bekendmaken van zijn kwartaalcijfers (via VGC). Daarbij werd ook nog eens benadrukt dat The Duskbloods nog altijd gepland staat om ergens dit jaar uit te komen, net zoals de Switch 2-versie van Elden Ring.

Over de exclusieve Switch 2-release van The Duskbloods: "Het wordt verkocht via een samenwerking met Nintendo, met verkoopverantwoordelijkheden verdeeld per regio. De game komt alleen voor Nintendo Switch 2 beschikbaar." Daarmee is dus duidelijk gemaakt dat Nintendo een nauwe samenwerking met FromSoftware is aangegaan voor de game en dat het spel niet zomaar op andere platforms uit zal komen.

Over The Duskbloods

The Duskbloods werd begin vorig jaar aangekondigd in een speciale Nintendo Direct waarin de eerste Switch 2-games werden getoond, maar sindsdien zijn er geen nieuwe beelden van het spel uitgebracht. Zoals gezegd is de game ontwikkeld door FromSoftware, het Japanse bedrijf dat naam voor zichzelf heeft gemaakt met enorm uitdagende spellen, waaronder de Dark Souls-serie en Bloodborne. Met de openwereldgame Elden Ring scoorde de ontwikkelaar enkele jaren geleden nog een megahit.

Watch on YouTube

The Duskbloods wordt een PvPvE-game, waarbij spelers het dus tegen elkaar en tegen computergestuurde vijanden opnemen. Maximaal acht spelers doen aan potjes mee. Na het kiezen van een personage in een hub-gebied wordt men naar een gebied getransporteerd waar er met andere spelers en vijanden gevochten wordt, al kan men soms ook samenwerken om vijanden te verslaan.

Spelers besturen een 'Bloodsworn', wezens die dankzij een speciaal bloed dat in hun lichaam zit meer krachten tot hun beschikking hebben dan reguliere mensen. Ondertussen is het einde van de mensheid nabij, en bestaat de wereld uit verschillende tijdperken, wat voor een mengelmoes van stijlen zorgt.

▼ Volgende artikel
Beeldverversing versus pixels: waarom soepel gamen beter is dan scherp
© Gorodenkoff Productions OU
Huis

Beeldverversing versus pixels: waarom soepel gamen beter is dan scherp

Resolutie is marketing, refreshrate is beleving. Waar 4K zorgt voor een mooi plaatje, zorgt een hoge verversing (Hz) ervoor dat je daadwerkelijk wint. Hieronder lees je waarom snelheid in feite de échte koning is in gaming.

Veel gamers staren zich blind op 4K-resolutie. Ze kopen een duur scherm, zetten de settings op Ultra en vragen zich vervolgens af waarom hun spel stroperig aanvoelt. De misvatting is dat 'mooier' gelijkstaat aan 'beter'. In werkelijkheid is de vloeibaarheid van het beeld – de refreshrate, oftewel verversingssnelheid – veel bepalender voor hoe direct en responsief een game aanvoelt. Aan het eind van dit artikel weet je precies of jij moet kiezen voor pixels of snelheid.

Hoe je ogen bedrogen worden door Hertz

Stel je voor dat je snel met je muis over je bureaublad beweegt. Op een standaard 60Hz-scherm zie je de cursor in schokjes over het beeld springen; je hersenen vullen de gaten in. Op een 144Hz- of 240Hz-gaming-monitor verdwijnen die gaten.

Het technische verschil zit hem in de verversingssnelheid: het aantal keren per seconde dat het beeld wordt vernieuwd. Bij 60 Hz krijg je elke 16,6 milliseconden een nieuw beeld. Bij 144 Hz is dat elke 6,9 milliseconden. Dat klinkt als een klein verschil, maar je voelt het direct. Het gestotter dat je onbewust gewend bent verdwijnt. Bewegingen voelen boterzacht aan, alsof de cursor (of je crosshair) aan je hand vastgeplakt zit in plaats van er achteraan zwemt. Dit effect wordt motion clarity genoemd: objecten blijven scherp, zelfs als ze snel door het beeld bewegen.

©Framestock

De winst in shooters en snelle actie

Wanneer werkt dit in je voordeel? Vooral in competitieve shooters zoals Call of Duty, Counter-Strike of Valorant. In dit soort games telt elke milliseconde. Een hogere refreshrate vermindert de input lag, oftewel de tijd tussen jouw klik en de actie op het scherm.

Stel, je draait je personage snel om. Bij een lage refreshrate wordt de vijand een fractie later getoond en zie je veel bewegingsonscherpte (motion blur). Met een hoge refreshrate zie je de vijand eerder en scherper, waardoor je sneller kunt reageren. Je hebt letterlijk actuelere informatie dan je tegenstander. Om dat te bereiken heb je wel een krachtige videokaart nodig die genoeg beelden per seconde (FPS) kan genereren om je snelle scherm bij te houden.

Wanneer resolutie het toch wint van snelheid

Is snelheid altijd heilig? Nee. Als je vooral tragere, meer verhalende games speelt (zoals Cyberpunk 2077 in de 'sightseeing' modus), Microsoft Flight Simulator of grafische RPG's, dan voegt 240 Hz weinig toe. In deze titels kijk je vaak naar stilstaande of langzaam bewegende omgevingen.

In dat geval wil je juist de texturen van de bomen, de reflecties in het water en de details in gezichten zien. Een 4K-monitor op 60 of 120 Hz is dan een logischer keuze dan een onscherp 1080p-scherm op 360 Hz. De visuele pracht weegt hier zwaarder dan de milliseconden reactietijd. Ook voor console-gamers die op de bank zitten, is een goede televisie met 4K en HDR vaak indrukwekkender dan puur de hoogste framerates.

Situaties waarin een hoge refreshrate zinloos is

Er zijn momenten dat investeren in een snel scherm weggegooid geld is. Dat gebeurt bijvoorbeeld als je hardware de snelheid niet kan leveren; als je videokaart maar 50 frames per seconde kan leveren, heeft een 144Hz-scherm geen nut omdat het scherm wacht op de computer. Daarnaast beperken oude kabels je bandbreedte, waardoor je monitor soms terugvalt naar 60 Hz zonder dat je het doorhebt. Ook op oudere consoles zoals de Nintendo Switch of de standaard PS4 heb je niets aan snelle schermen, omdat deze hardware fysiek gelimiteerd is op 60 Hz of lager.

Bepaal wat jouw setup aankan

Kijk dus kritisch naar je huidige situatie voordat je naar de winkel rent. Heb je een high-end pc die makkelijk 120+ FPS haalt in jouw favoriete games? Dan is een upgrade naar een 144- of 165Hz-monitor de grootste sprong in spelplezier die je kunt maken. Speel je op een PlayStation 5 of Xbox Series X? Zoek dan specifiek naar een scherm met HDMI 2.1-ondersteuning om 120 Hz op 4K mogelijk te maken. Zit je ver van je scherm af en speel je relaxed? Investeer dan liever in resolutie en kleurdiepte.

©Proxima Studio

Kortom: snelheid is de sleutel tot succes!

Verversingssnelheid is belangrijker dan resolutie voor iedereen die actie- of competitieve games speelt. Het zorgt voor een vloeiender beeld, minder input lag en betere motion clarity, wat je direct een voordeel geeft in het spel. Resolutie is vooral luxe voor het oog, maar refreshrate is pure prestatie voor de speler.